• 제목/요약/키워드: Spectral Fatigue Analysis

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다축 하중 구조물의 동적 피로수명 예측 (The Prediction of Dynamic Fatigue Life of Multi-axial Loaded Structure)

  • 윤문영;김경호;박장수;부광석;김흥섭
    • 한국정밀공학회지
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    • 제30권2호
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    • pp.231-235
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    • 2013
  • The purpose of this paper is to compare with estimation of equivalent fatigue load in time domain and frequency domain and estimate the fatigue life of structure with multi-axial vibration loading. The fatigue analysis with two methods is implemented with various signals like random, sinusoidal signals. Also an equivalent fatigue life estimated by rainflow cycle counting in time domain is compared with results estimated with probability density function of each signal in frequency domain. In case of frequency domain, equivalent fatigue life can estimate through Dirlik's method with probability density function. And the work proposed in this paper compared the fatigue damage accumulated under uni-axial loading to that induced by multi-axial loading. The comparison is preformed for a simple cantilever beam, which is exposed to vibrations of several directions. For verification of estimation performance of fatigue life, results are compared to those of FEM analysis (ANSYS).

주파수 영역에서 비틀림진동에 의한 저속 2행정 디젤엔진을 갖는 추진축계의 피로강도 해석 (Fatigue Strength Analysis of Propulsion Shafting System with Two Stroke Low Speed Diesel Engine by Torsional Vibration in Frequency Domain)

  • 김상환;이돈출
    • 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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    • 한국소음진동공학회 2007년도 춘계학술대회논문집
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    • pp.416-422
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    • 2007
  • Prime movers in most large merchant ships adapt two stroke low speed diesel engine which has higher efficiency, mobility and durability. However, severe torsional vibration in these diesel engines may be induced by higher fluctuation of combustion pressures. Consequently, it may lead sometimes to propulsion shafting failure due to the accumulated fatigue stresses. Shaft fatigue strength analysis had been done traditionally in time domain but this method is complicated and difficult in analysing bi-modal vibration system such as the case of cylinder misfiring condition. In this paper authors introduce an assessment method of fatigue strength estimation for propulsion shafting system with two stroke low speed diesel engine in the frequency domain.

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화물 중량 분포 변화에 따른 초대형 컨테이너선의 피로 손상에 대한 연구 (A Study on ULCS Fatigue Damage Considering the Variation of Cargo Weight Distribution)

  • 이민아;최신표;박준범
    • 해양환경안전학회지
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    • 제28권4호
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    • pp.667-679
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    • 2022
  • 선박의 피로 손상 해석에는 운항적인 요소를 고려한 매개 변수들을 포함하고 있다. 이러한 운항적인 변수들 때문에 설계 단계에서 예측하는 피로 손상도와 실제 운항 조건을 고려한 피로 손상도간의 차이가 발생한다. 마찬가지로 피로 해석에서 적재 하중 조건을 고려할 때 실제 컨테이너선은 다양한 적재 상태가 존재하지만 설계 단계에서 대표 하중 조건을 선택하여 피로 손상도를 계산한다. 실제 하중 조건과 설계시 하중 조건을 적용하였을 때 피로 손상 계산 결과의 차이가 예상됨에도 불구하고 컨테이너선의 하중 조건에 따른 피로 손상 기여도에 관한 연구는 거의 이루어지지 않은 실정이다. 본 연구에서는 컨테이너선의 화물 중량 분포를 변화시켰을 때 피로 손상기여도를 분석하고자 하였다. 일반적으로 설계 단계에서 적용하는 하중 조건뿐만 아니라 다양한 하중 조건을 생성하고 유체동역학 계산으로 얻을 수 있는 선체 거더 하중 및 스펙트럴 피로 해석을 수행하여 얻은 피로 손상도를 확인하였다. 그 결과, 컨테이너선에서 화물 중량 분포 변화는 선체 거더 하중을 변화시켰으며 선체 거더 응력에 영향을 주어 피로 손상의 변화를 야기시키는 것을 알 수 있었다.

High Heel이 허리 근육 피로에 미치는 영향에 관한 연구 (The effects of high hell on back muscle fatigue)

  • 현수돈;김정룡
    • 대한인간공학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.37-48
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    • 1997
  • It is very common for women wear shoes with a high heel. It has been known that the high heel could disfigure the foot shape and cause various joint problems including back pain. However, few quantitative studies have been conducted. Therefore, in this study, the low back muscle has been investigated in order to find fatifue effect due to different heights of the heel. In particular, 0, 4, 6 and 8cm heel and two different shapes of heel have been used for an experiment. Ten healthy female subjects volunteered for the study. Isometric Trunk Exertion Frame(ITEF) and Electromyography were used to measure tha Median Frequency via Spectral analysis. The results indicated that the heel height significantly affected the local muscle fatigue of the back. After post hoc analysis, it was found that a proper heel height ougth to be lower than 5cm not to have severely fatigued back muscle after a casual walk for an hour. Such results could be applies to female industrial workers in order to prevent a cumulative trauma disorder of the back, and also to design a female dress shoes minimizing low back fatigue.

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배열회수 보일러 구조물의 피로수명 평가를 위한 유동해석 (The CFD Analysis for the Fatigue Life Evaluation of HRSG Structure)

  • 김진범;김철호
    • 에너지공학
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    • 제29권3호
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    • pp.7-17
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    • 2020
  • 배열회수보일러는 가스터빈의 고온의 배기가스 에너지를 이용하여 증기를 발생시키는데 고속의 배기 가스에 의해 유체유발진동이 발생하여 다수의 구조물 파손이 발생한다. 구조물의 파손을 예측하기 위한 피로수명 평가는 유체유발 진동으로 발생하는 진동분석을 통해 PSD(Power Spectral Density)을 도출해야 하지만, 가스터빈의 배기가스 유동 형태가 매우 빠르고 복잡하여 발생되는 진동을 이론, 실험적으로 도출되는 것은 매우 어렵다. 하지만 LES(Large Eddy Simulation) 적용을 통해 구조물의 위치에 따라 진동 특성을 파악할 수 있는 방법을 정립하였고, 이러한 진동 특성을 구조 해석에 적용하면 구조물 피로수명 평가에 활용할 수 있다.

평균 응력을 고려한 음향 하중을 받는 항공기 센서 포드 외피 구조의 내구 수명 분석 (Fatigue Life Prediction for the Skin Structures of Aircraft Sensor Pod Under Acoustic Load with Mean Stress)

  • 전민혁;김연주;조현준;이미연;김인걸;이한솔;조재명;배종인;박기영
    • 한국군사과학기술학회지
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    • 제26권1호
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    • pp.1-9
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    • 2023
  • The skin structure of sensor pod mounted on the exterior of aircraft can be exposed to the acoustic dynamic load and static load such as aerodynamic pressure and inertial load during flight. Fatigue life prediction of structural model under acoustic load should be performed and also differential stiffness of model modified by static load should be considered. The acoustic noise test spectrum of MIL-STD-810G was applied to the structural model and the stress response power spectral density (PSD) was calculated. The frequency response analysis was performed with or without prestress induced by inplane static load, and the response spectrum was compared. Time series data was generated using the calculated PSD, and the time and frequency domain fatigue life were predicted and compared. The variation of stress response spectrum due to static load and predicted fatigue life according to the different structural model considering mean stress were examined and decreasing fatigue life was observed in the model with prestress of compressive static load.

정신적 피로 판별을 위한 뇌파 스펙트럼 기반 특징 파라미터 도출 (Derivation of EEG Spectrum-based Feature Parameters for Mental Fatigue Determination)

  • 서쌍희
    • 융합정보논문지
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    • 제11권10호
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    • pp.10-19
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    • 2021
  • 본 논문은 뇌파 측정 및 분석을 통해 정신적 피로를 반영하는 특징 파라미터를 도출하고자 하였다. 이를 위해 30분간 눈을 감은 편안한 안정 상태와 뺄셈연산을 암산으로 수행하는 작업을 통해 정신적 피로를 유도하였다. 5명의 피험자가 실험에 참가하였으며, 피험자들은 모두 대학 재학 중인 오른손잡이 남학생들이며 평균 나이는 25.5세이다. 정신적 피로를 반영하는 특징 파라미터 도출을 위해 실험 처음과 마지막에서 수집된 뇌파에 대해 스펙트럼분석을 수행하였다. 분석 결과, 정신적으로 피로할수록 후두엽 및 측두엽 위치에서 알파대역의 절대파워는 증가한 반면 상대파워는 감소하였다. 또한 안정 상태와 작업 상태간 파워 차이는 절대파워에 비해 상대파워가 크게 나타났다. 이 결과는 후두엽 및 측두엽 위치에서의 알파 상대파워가 정신적 피로를 반영하는 특징 파라미터임을 나타낸다. 본 연구 결과는 운전 중 피로 및 졸음 판단과 같은 정신적 피로 판별을 위한 자동화시스템 개발을 위한 특징 파라미터로 활용될 수 있다.

트레드밀 운동 동안 인솔의 종류가 피로도에 미치는 영향 (Effect of the Fatigue to Insole Types During Treadmill Exercise)

  • 고은혜;최흥식;김택훈;노정석;이강성
    • 한국전문물리치료학회지
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    • 제11권2호
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    • pp.17-25
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    • 2004
  • The purpose of this study was to assess the effect of applied insole types to lower extremities muscle fatigue during treadmill exercise. The control group and each different insole type group consisted of ten healthy male subjects. In the control group and each different insole type (soft type; 10 shore, semi-rigid type; 33 shore, rigid type; 50 shore) treadmill exercise was performed in twenty-five minutes. The electromyography (EMG) signals of four muscle (tibialis anterior, gastrocnemius medialis, rectus femoris, biceps femoris) were recording at sampling rate of 1024 Hz during treadmill exercise. The localized muscle fatigue (LMF) can be investigated using power spectral analysis. When did data analysis that excepted initial five minutes. The raw EMG signals was processed using the fast Fourier Transformation (FFT) and the median power frequency value was determined in initial ten second period and in last ten second period. Fatigue index was calculated and collected data were statistically analyzed by SPSS version 10.0 two-way using analysis of variance (ANOVA) with repeated measures ($4{\times}4$) was used to determine the main effect and interaction. Post hoc was performed with least significant difference. A level of significance was .05. Muscles fatigue index were significantly decreased in insole types (p<.05) and not significantly different in muscle (p>.05). Post hoc analysis shows that fatigue index in soft insole type, semi-rigid insole type and rigid insole type were lower than that control group (p=.028, p=.146, p=.095). There were no interaction between insole type and muscles (p>.05). The finding of this study can be used as a fundamental data when insole is applied and insole can be used to decreased of a fatigue during the dynamic exercise.

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콘크리트 해양구조물(海洋構造物)의 피로거동(疲勞擧動)과 확률론적(確率論的) 피로해석(疲勞解析) (Fatigue Behavior and Probabilistic Fatigue Analysis of Concrete Offshore Structures)

  • 오병환;김지상
    • 대한토목학회논문집
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    • 제8권3호
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    • pp.31-41
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    • 1988
  • 최근들어 에너지의 개발을 위한 노력으로 해양구조물(海洋構造物)의 건설(建設)이 증가되고 있다. 이러한 해양구조물(海洋構造物)은 파랑(波浪)의 반복적(反復的)임 작용으로 피로하중(疲勞荷重)에 대한 고려가 필요하게 된다. 본(本) 논문(論文)에서는 콘크리트 해양구조물(海洋構造物)의 합리적(合理的)인 피로해석방법을 정립하기 위한 연구(硏究)를 수행하였다. 본(本) 논문(論文)에서 연구된 피로해석방법은 스펙트럼해석방법으로서, 우선 파력(波力)을 계산하고, 단위파랑(單位波浪)에 대한 전달함수를 계산하며 이로부터 응력스펙트럼을 계산하여 콘크리트의 피로거동에 근거한 피로손상을 계산한다. 또한, 본 논문에서는 피로손상계산시 요구되는 첨두응력분포 곡선하의 면적에 대한 직접 적분을 수행하지 않고, 첨두응력 분포곡선의 각 확률모멘트를 이용하여 피로손상을 계산할 수 있는 단순해석모델을 유도하여 제안하였다. 본(本) 논문(論文)은 콘크리트 해양구조물의 피로설계(疲勞設計) 위한 실제적인 피로해석방법을 제시하고 있다.

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Characteristics of AE Signals from Fatigue Crack Propagation and Penetration of a Surface Crack in 6061 Aluminum Plate

  • Ahn, Seok-Hwan;Nam, Ki-Woo
    • International Journal of Ocean Engineering and Technology Speciallssue:Selected Papers
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    • 제4권1호
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    • pp.44-50
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    • 2001
  • Existing surface defects in structural members often act as sites of fatigue crack initiation, and if undetected, these cracks may grow through the thickness of the member, leading to catastrophic failure of the structure. Thus, in-service monitoring of fatigue cracks through reliable and effective nondestructive techniques is an important ingredient in the leak-before-break (LBB) design and safe operation of defects critical structures. An advanced, waveform-based, acoustic emission (AE) technique has been used in this paper to study the characteristics of the signals emanating from the initiation, growth and through-the -thickness penetration of surface fatigue crack in a 6061 aluminum plate. The goal of this experimental study is to determine whether the evolution of the fatigue crocks could be identified from the properties of the waveforms produced during the tests. The AE waveform signals detected at different stages of crack growth was found to have different temporal and spectral characteristics. The data analysis technique presented here can be applied to real-time monitoring of the initiation and propagation of fatigue cracks in structural components.

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